暖通空调系统的IoT思考

各种各样的水平和垂直方式进入了物联网市场。 由于对物联网市场的大胆预测，关于物联网市场策略的争论将会继续下去。 不幸的是，炒作会导致神话，而神话会导致混乱。

除非你已经设计、建造和销售了一个物联网产品，否则你几乎无法想象将会出现的错综复杂的东西。 这是因为物联网的相互联系，以及这种相互联系的多层含义甚至会影响最平凡的产品决策。

退后一步，寻找物联网市场将如何发展的线索。来看一个来自智能家居市场的实例，看看 HVAC 系统的未来是如何与人工智能和物联网交织在一起的。

早期的 HVAC 创新

暖通空调控制一直是智能家居市场的一个关键焦点。 直到2017年，41% 的美国家庭都有可编程的温控器，但只有不到1/3的家庭实际编写了程序。

暖通空调控制已经存在了一段时间。 第一台恒温器于1883年申请了专利！

据说，在大楼地下室操作的热风炉为教室供暖。 学校管理员根据对教室温度的定期评估，通过手动阻尼器来控制温度。 这位名叫沃伦 · 约翰逊(warren johnson)的教师试图消除这些课堂干扰，并开发了一种技术来保持教室的恒温，他随后创办了一家公司，今天称为johnson control。

室温自动控制技术已经存在了135年！ 在这段时间里，基本的温度控制结构有很大的变化吗？ 并非如此。 即使在今天，单个温度传感器的数据仍然控制着大多数家庭暖通空调机组的启动。

暖通空调产品设计已成为了一个平衡的游戏，以确定有多少新特点可以挤进现有的产品设计，而不破坏它。这种方法不适用于物联网。 虽然暖通空调结构一直是多个分布元素的复合体，但物联网产品的分布元素越来越少地独立于整个系统。

"智能"自动调温器

"智能"自动调温器是一个创新，至少在135年历史的 HVAC历史中是这样的。 什么能够使恒温器"智能"？ 可编程的时间表和假期模式？非也。 互联网连接？ 还不够。 在一个定义中,"智能"恒温器必须具有多个双向通信，并且必须包括"算法"。

为了让物联网产品充分发挥其潜力，它们必须与尽可能广泛的其他相关产品连接和互操作，这些产品来自各种不同的制造商，以及服务业，如能源管理、天气预报和环境条件。 物联网产品还需要接触到全世界的客户，支持各种物联网平台、制造商和零售商的云到云连接。最近的一个例子，Johnson Controls 公司的 GLAS 包括多个机载传感器，这些传感器允许设备适应用户的日程安排。 甚至支持用户舒适控制的语音命令。 

一个基于云计算的第三方语音助手(亚马逊 Alexa)可以向 GLAS 发送诸如"将恒温器设置为 x 度"之类的控制命令。这个第三方控制接口代表了一种新的恒温器体系结构，它将硬件 HVAC 单元信令与软件"算法"分离开来，现场恒温装置可以实际传输改变暖通空调系统运行的信号。 另一方面，软件"算法"可以存在于一个独立的云环境中。

人工智能和物联网在 HVAC 中的交互作用

从现场恒温控制的"算法"的解耦，可以想象到人工智能和物联网之间的相互作用。

例如，假设家里有一个恒温器(不管是基本恒温器还是智能恒温器)。 不管恒温器的实际能力如何，基于云的人工智能分析引擎可以在第三方应用层实现 HVAC"算法"。

互操作性是必须从一开始就要设计的东西; 它不能以后添加。计划中的连接空调产品将考虑如何与其他连接产品(包括你自己的和其他制造商的产品)以及各种云基础设施和第三方服务进行互操作，还要考虑连接的 HVAC 产品将如何与未来可能出现的其他技术、设备和服务进行互操作。

实现互操作性的最佳方法是使用开放的本地库和其他基于标准的解决方案。 选择一种无模式且与任何特定数据类型无关的云架构。 这样，连接空调的产品可以与现有的云和连接方法以及未来的云和连接方法进行互操作。

物联网驱动的第三方应用层

人工智能分析引擎需要数据才能运行。 它从哪里得到这些数据？ 当然是物联网。 物联网传感器可以安装在整个家中，从每个房间收集数据，而不仅仅是有恒温器的房间。 物联网传感器将数据传输到云端，由人工智能分析引擎进行处理。 通过人工智能算法产生的 HVAC 命令被交付给恒温器，最终将优化和控制 HVAC 单元。 当然，从恒温器控制单元的传感器解耦将代表自动室温控制的一个重大变化。

认真对待安全性

安全是物联网生态系统中最薄弱的环节，也是最强大的一个环节，连接带来了严峻的安全挑战。 物联网 HVAC 系统的安全包括从设备级的访问和认证，到网络和云安全措施，到移动或网络应用程序安全，到无论物联网流向何处的物联网数据安全。

由于安全性是不可见的，因此将其视为削减成本的目标，或者在以后看到预算情况时可以添加的内容，这种想法可能很诱人。 这种做法不仅有勇无谋，而且可能最终变得极其昂贵。 因为物联网链条中的每一个环节都必须是安全的，以后再回来意味着一些安全环节可能不存在，整个环节可能需要重新创建。

端到端安全意味着确保你的物联网产品、物联网云、移动或网络控制应用程序，以及你的产品所使用的任何外部源或第三方服务之间的所有连接。

假设花了一百万美元来建造IoT空调的第一个版本，但是没有端到端的安全性，可能还要花费一百万美元来制造和物联网安全相同版本的空调，然后开始在产品的每一个链接中包含安全过程。 事实上，成本可能高于100万美元，因为一些原本不安全的方面可能没有能力在事后得到加强。 这会大大延长上市的时间，同时也会阻碍你扩大规模的能力。

肯定不希望产品在不知情的情况下成为DDoS网络攻击的攻击目标，也不希望自己的产品在不知情的情况下泄露客户的物联网数据。

不要以为物联网的安全挑战只会落在小型制造商身上。 网络安全专家布莱恩 · 克雷布斯最近撰文指出，思科研究人员在一家领先的 HVAC 供应商连接的恒温器中发现了安全漏洞。 问题的关键不在于挑剔这家公司，而是说，即使是规模最大、人手最充足的 HVAC 制造商，也仍然可以应对错综复杂的物联网安全问题。

计划未来的更新和可扩展性

一般来说，技术，特别是物联网，以惊人的速度向前冲，超越退化是一个持续不断的挑战。

连接空调的产品必须建立在考虑到灵活性和未来的形状。 无论未来需要什么功能、协议或者新技术，都要保护你的产品免于陷入技术的死胡同。如果正在使用物联网平台，确保它是建立在开放标准的基础上，并且它的供应商有一个被证明的承诺，随着物联网技术、协议和标准的变化和发展，保持与之同步。

还要确保设计是安全的无线(OTA)更新。 联网产品和传统产品之间最大的区别之一是，联网产品能够随着时间的推移而改变和提高，甚至在安装之后也是如此。但 OTA 技术并不神奇，它还有一些基本要求，例如足够的内存。 这意味着必须克服制造商根深蒂固的培训和为尽可能低的成本和材料清单奋斗的本能。 相反，必须在更多的内存中进行设计，可能是原来内存的两倍，以便为未来的在线功能中创造更多的空间。

实现几个连接的产品已经足够具有挑战性了。 当互联产品的数量达到数以千计甚至数以百万计时，未来五年左右的工业界预测物联网设备数量将达到数百亿计时，情况就会变得复杂得多。

物联网的可扩展性意味着不仅可以扩展设备的数量，还可以扩展云、软件应用、数据、安全性、可靠性、延迟性、用户体验，甚至是支持级别。

从产品到服务

物联网的复杂性需要一个全新的方法来创造产品。 为了在新的物联网世界中取得成功，HVAC 制造商必须转变心态，利用物联网带来的新机遇。 首先，重新思考如何定义"产品"和"服务"之间的界限。

物联网不是一般的商业模式。 要想在物联网上取得成功，你必须利用自己作为制造商的既有优势，以全新的眼光来看待这个过程。 但对于那些愿意接受物联网的潜力和挑战的 HVAC 制造商来说，回报可能是巨大的。

物联网 + 人工智能= HVAC未来

 物联网传感器的存在会导致更好的人工智能分析引擎的发展吗？ 或者，人工智能分析引擎的存在会导致安装更多的物联网传感器吗？

重要的是要明白物联网的承诺不仅仅是以前不同产品之间的相互交流。 物联网的真正潜力在于能够利用互联产品产生的海量数据。 提取和管理物联网数据可以获得关于你的 HVAC 产品真实性能的重要信息，从而获得前所未有的知识和洞察力。 你可以利用这种洞察力从你已经做的事情中学习，建立更好的产品，增加新的增值服务，与你的客户和供应链建立新的和更强的关系。

许多公司已经在这个问题上下了赌注。 当然，投资界也加入了进来。 这不完全是一个先有鸡还是先有蛋的问题，但它确实揭示了人工智能和物联网之间的相互作用。使用物联网数据可以改变你整个物联网产品的生命周期，让你反馈真实世界的使用数据，了解什么工程安装的产品和什么不工作，然后根据需要增强您的产品。

还要计划好如何存储你的物联网数据。 可能甚至不会想象现在如何处理 IoT 数据，但是存储它意味着可以稍后使用它。 从长远来看，物联网数据可能会通过向客户提供附加服务带来新的收入机会，比如自动过滤替换、系统监控或能源管理服务，或者允许通过无线通信不断改进产品、修复 bug 和增加新功能。

然而，充分利用物联网数据既不简单也不直接。 它需要专业的数据分析，或许还需要数据科学方面的专业知识。 正如 Craig Stedman 最近在 TechTarget 发表的一篇关于物联网数据分析的文章中提到的那样,"物联网数据分析仍然是早期应用者的领域... ... Gartner 预测，大多数物联网数据分析技术和流程距离主流应用还有5到10年的时间。 这是有原因的。 Gartner 分析师写道，物联网部署带来了"巨大的"挑战，通常需要投资于"令人生畏的一系列"技术，以及新的数据管理和分析技能。

人工智能是专家们(尤其对中小型企业)的领域。 在无数行业中，这些中小企业已经有了现成的"算法"，他们需要大量的数据。 如果这个论点占了上风，那么在对数据的需求方面，人工智能肯定会领导物联网的发展。另一方面， 如果物联网被广泛部署成为现实，那么就会有大量的数据存储。 算法可能会迅速出现，利用这些数据。 根据这一论点，物联网数据的存在将引领人工智能的发展。 物联网和人工智能代表双方的力量。

参考资料：

• https://www.hindawi.com/journals/tswj/2014/161874/

• https://www.iotforall.com/future-hvac-ai-iot/

• http://www.rtcmagazine.com/designing-the-iot-into-hvac-products-and-systems/